Popoln vodnik za litij-ionsko baterijo viličarja v primerjavi s svinčeno kislino

Ko gre za izbiro prave baterije za vašo aplikacijo, imate verjetno seznam pogojev, ki jih morate izpolniti. Koliko napetosti je potrebna, kakšna je zahtevana zmogljivost, ciklična ali pripravljenost itd.

Ko boste natančno določili podrobnosti, se boste morda spraševali, "ali potrebujem litijevo baterijo ali tradicionalno zaprto svinčevo baterijo?" Ali, kar je še pomembneje, "kakšna je razlika med litijem in zaprto svinčeno kislino?" Pred izbiro kemije baterije je treba upoštevati več dejavnikov, saj imata oba prednosti in slabosti.

Za namen tega bloga se litij nanaša samo na baterije z litij-železovim fosfatom (LiFePO4), SLA pa se nanaša na svinčeno-kislinske/zapečatene svinčeve baterije.

Tukaj si ogledamo razlike v zmogljivosti med litijevimi in svinčevimi baterijami

Litij s ciklično zmogljivostjo VS SLA

Najbolj opazna razlika med litijevim železovim fosfatom in svinčevo kislino je dejstvo, da je zmogljivost litijeve baterije neodvisna od stopnje praznjenja. Spodnja slika primerja dejansko zmogljivost kot odstotek nazivne zmogljivosti baterije s stopnjo praznjenja, izraženo s C (C je enak izpustnemu toku, deljen z nazivno zmogljivostjo). Pri zelo visokih stopnjah praznjenja, na primer 8C, je zmogljivost svinčeve baterije le 60 % nazivne zmogljivosti.

Zmogljivost litijeve baterije v primerjavi z različnimi vrstami svinčevih baterij pri različnih tokovih praznjenja

Litijeve baterije imajo daljšo življenjsko dobo kot kateri koli napajalnik s svinčeno kislino. Življenjska doba svinčenih baterij je 1000–1500 ciklov ali manj. Litij-ionski zdrži vsaj 3,000 plus ciklov, odvisno od uporabe.

Zato ima v cikličnih aplikacijah, kjer je stopnja praznjenja pogosto večja od 0.1 C, litijeva baterija z nižjo oceno pogosto višjo dejansko zmogljivost kot primerljiva svinčeno-kislinska baterija. To pomeni, da bo litij pri enaki oceni zmogljivosti stal več, vendar lahko za isto aplikacijo uporabite litij z nižjo zmogljivostjo po nižji ceni. Stroški lastništva, če upoštevate cikel, dodatno povečajo vrednost litijeve baterije v primerjavi s svinčevo baterijo.

Druga najbolj opazna razlika med SLA in litijem je ciklična zmogljivost litija. Litij ima desetkrat daljšo življenjsko dobo kot SLA v večini pogojev. To pomeni, da so stroški na cikel litija nižji od SLA, kar pomeni, da boste morali v ciklični aplikaciji zamenjati litijevo baterijo manj pogosto kot SLA.

Primerjava življenjske dobe baterije LiFePO4 in SLA

Konstantna dostava energije Litij VS Svinčena kislina

Litij zagotavlja enako količino energije skozi celoten cikel praznjenja, medtem ko se dovajanje energije SLA začne močno, vendar se razprši. Prednost litija pri konstantni moči je prikazana na spodnjem grafu, ki prikazuje napetost v primerjavi s stanjem napolnjenosti.

Tu vidimo stalno prednost litija v moči pred svinčevo kislino

Litijeva baterija, kot je prikazana v oranžni barvi, ima konstantno napetost, saj se prazni skozi celotno praznjenje. Moč je funkcija napetosti in toka. Trenutna potreba bo konstantna, zato bo dostavljena moč, moč krat trenutna, konstantna. Torej, dajmo to na primer iz resničnega življenja.

Ste že kdaj prižgali svetilko in opazili, da je zatemnjena kot zadnjič, ko ste jo prižgali? To je zato, ker baterija v svetilki umira, vendar še ni popolnoma prazna. Oddaja malo moči, vendar ne dovolj, da bi v celoti osvetlila žarnico.

Če bi bila to litijeva baterija, bi bila žarnica enako svetla od začetka do konca svoje življenjske dobe. Namesto da bi ugasnila, se žarnica sploh ne bi prižgala, če bi bila baterija prazna.

Časi polnjenja litija in SLA

Polnjenje SLA baterij je znano počasno. V večini cikličnih aplikacij morate imeti na voljo dodatne baterije SLA, da lahko še vedno uporabljate svojo aplikacijo, medtem ko se druga baterija polni. V aplikacijah v stanju pripravljenosti mora biti baterija SLA napolnjena.

Z litijevimi baterijami je polnjenje štirikrat hitrejše od SLA. Hitrejše polnjenje pomeni, da je baterija več časa v uporabi in zato potrebuje manj baterij. Prav tako si hitro opomorejo po dogodku (na primer v aplikaciji za varnostno kopiranje ali pripravljenost). Kot bonus ni treba hraniti litija na plavajočem polnjenju za shranjevanje. Za več informacij o polnjenju litijeve baterije si oglejte naše Polnjenje z litijem
Vodnik.

Visokotemperaturna zmogljivost baterije

Zmogljivost litija je veliko boljša od SLA pri visokotemperaturnih aplikacijah. Pravzaprav ima litij pri 55 °C še vedno dvakrat daljšo življenjsko dobo kot SLA pri sobni temperaturi. Litij bo v večini pogojev boljši od svinca, vendar je še posebej močan pri povišanih temperaturah.

Življenjska doba cikla v primerjavi z različnimi temperaturami za baterije LiFePO4

Zmogljivost baterije pri nizkih temperaturah

Nizke temperature lahko povzročijo znatno zmanjšanje zmogljivosti vseh kemijskih baterij. Glede na to je treba pri ocenjevanju baterije za uporabo pri nizkih temperaturah upoštevati dve stvari: polnjenje in praznjenje. Litijeva baterija ne bo sprejela polnjenja pri nizki temperaturi (pod 32 ° F). Vendar pa lahko SLA sprejme nizke tokove pri nizki temperaturi.

Nasprotno pa ima litijeva baterija večjo zmogljivost praznjenja pri nizkih temperaturah kot SLA. To pomeni, da ni treba, da so litijeve baterije preveč zasnovane za nizke temperature, vendar je polnjenje lahko omejujoč dejavnik. Pri 0 °F se litij izprazni pri 70 % svoje nazivne zmogljivosti, vendar je SLA pri 45 %.

Ena stvar, ki jo morate upoštevati pri nizkih temperaturah, je stanje litijeve baterije, ko jo želite napolniti. Če se je baterija pravkar izpraznila, je baterija proizvedla dovolj toplote, da sprejme polnjenje. Če je imela baterija možnost, da se ohladi, morda ne bo sprejela polnjenja, če je temperatura pod 32 °F.

Namestitev baterije

Če ste že kdaj poskušali namestiti svinčeno kislinsko baterijo, veste, kako pomembno je, da je ne namestite v obrnjenem položaju, da preprečite morebitne težave z odzračevanjem. Medtem ko je SLA zasnovan tako, da ne pušča, prezračevalne odprtine omogočajo nekaj preostalega sproščanja plinov.

Pri zasnovi litijeve baterije so vse celice posamezno zaprte in ne morejo puščati. To pomeni, da ni omejitev glede usmerjenosti namestitve litijeve baterije. Brez težav ga lahko namestite na bok, obrnjeno navzdol ali stoji.

Primerjava teže baterije

Litij je v povprečju 55 % lažji od SLA, zato ga je lažje premikati ali namestiti.

Življenjska doba cikla v primerjavi z različnimi temperaturami za baterije LiFePO4

SLA VS Shranjevanje litijevih baterij

Litija ne smete shranjevati pri 100-odstotnem stanju napolnjenosti (SOC), medtem ko je treba SLA shraniti pri 100-odstotnem stanju napolnjenosti. To je zato, ker je stopnja samopraznjenja baterije SLA 5-krat ali večja kot pri litijevi bateriji. Pravzaprav bo veliko strank hranilo svinčeno kislinsko baterijo s pretočnim polnilnikom, da bo baterija neprekinjeno ohranjala 100 %, tako da se življenjska doba baterije zaradi shranjevanja ne skrajša.

Serijska in vzporedna namestitev baterije

Hitra in pomembna opomba: pri zaporedni in vzporedni namestitvi baterij je pomembno, da se ujemajo z vsemi dejavniki, vključno z zmogljivostjo, napetostjo, upornostjo, stanjem napolnjenosti in kemijo. SLA in litijevih baterij ni mogoče uporabljati skupaj v istem nizu.

Ker baterija SLA velja za "neumno" baterijo v primerjavi z litijevo (ki ima vezje, ki nadzoruje in ščiti baterijo), lahko prenese veliko več baterij v nizu kot litij.

Dolžina litijeve strune je omejena s komponentami na vezju. Komponente vezja imajo lahko tokovne in napetostne omejitve, ki jih bodo presegle dolge serijske nize. Na primer, serijski niz štirih litijevih baterij bo imel največjo napetost 51.2 voltov. Drugi dejavnik je zaščita baterij. Ena baterija, ki presega zaščitne meje, lahko moti polnjenje in praznjenje celotnega niza baterij. Večina litijevih strun je omejena na 6 ali manj (odvisno od modela), vendar je z dodatnim inženiringom mogoče doseči večje dolžine strun.

Obstaja veliko razlik med litijevo baterijo in zmogljivostjo SLA. SLA ne smemo zanemariti, saj ima v nekaterih aplikacijah še vedno prednost pred litijem. Vendar pa je litij močnejša baterija v primerih viličarjev.